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基于自然地理特征的那曲流域水源解析

2020-12-02阅读(580)

基于自然地理特征的那曲流域水源解析

论文摘要

水源解析是“西南河流源区径流变化和适应性利用重大研究计划”第一阶段部署的关键任务之一。科学的水源解析,不仅是识别径流非一致性和水资源系统非稳态特性的基础,也是进行靶向性、精准性水资源多目标调控的关键依据,属国际水文水资源研究的前沿和热点问题。那曲流域水源构成多样,空间组合特性复杂,变化较为显著;植被对水分的高依赖性可为水源解析提供重要依据和校验素材;因受到人类活动的影响较小,该流域是开展自然变异条件下水源解析的理想区域。本文在实验与模型模拟相结合的基础上在流域水源解析方面得到以下结论:水源解析的内涵是针对具有不同自然或社会属性的目标用户,借助地理信息技术、模型模拟及实验等技术手段,对用户的水源类型、构成、水龄、生源物质等进行解析。从技术方面来说,水源解析包括定性解析与定量解析,定性解析是借助自然地理特征进行地形地貌分类,在此基础上进行地貌单元的水源类型分析;定量解析则是借助水文模型模拟流域水循环过程,对不同地貌类型内的水源构成与演变规律进行定量识别。对那曲流域500mm降雨等值线和2000℃积温等值线的演变规律分析发现:那曲地区500mm年降水等值线在年代际尺度上表现为70年代较60年代向东南略有偏移,80年代后一直向西北偏移。500mm年降水等值线在经向和纬向分别表现出向西、向南迁移的趋势;中心点坐标在经向上的变换周期为3.3年,在纬向上的变换周期为7.1年;中心点坐标经度在1996年前后发生突变,纬度没有发生突变。那曲地区2000℃积温等值线在年代际尺度上表现为70、80年代向西北方向偏移,90年代向东南回移,00年代后继续向南回移。2000℃积温等值线在经向和纬向分别表现出向西、向北迁移的趋势,趋势性均不显著;中心线坐标在经向上存在2.8年的主周期和7年的次周期,纬向上无明显周期;中心点坐标经度在1966-1967年发生突变,纬度在2005-2006年前后发生突变。当处在同一种植被地带中时,那曲地区的年降水量普遍高于全国平均水平17～129mm;而积温水平普遍低于全国平均水平35～1338℃,同一种植被在高寒地区生长时可能需要更多的降水量和较少的积温,当积温和降水的等值线发生空间位移时,那曲地区内的植被带分布可能发生空间上重分布。为了修正模型输入参数,在那曲流域进行了双环入渗实验,实验结果表明:流域内稳定入渗率有明显的空间分布差异性,大部分区域的稳定入渗率在2.56～4.88cm/h的范围内,流域中部,错那湖下游以及流域源头区的稳定入渗率在4.89～7.2cm/h范围内,在流域上游有较小范围的稳定入渗率很大,在7.3～11.3cm/h范围内,流域下游有部分地区稳定入渗率在整个流域水平上最小,为0.23～2.55cm/h,考虑主要原因是流域出口附近山脊线较高,实验过程中也发现冻土较多,导致这部分地区的稳定入渗率很小。将稳定入渗率的空间展布结果输入水源解析模型,发现模型模拟精度得到很好的改善。对水源类型模型模拟结果进行分析,可以得到流域内的水源类型构成情况以及年内分布情况:从流域整体来看,那曲流域1979-2013年期间,多年平均总径流量为32.8亿m3,其中冰川和融雪径流流量分别占流域总径流量的8.85%和21.36%,流域总径流量、冰川径流量、融雪径流量均呈增加趋势,融雪径流占总径流的百分比呈减少趋势,冰川径流占总径流量的百分比呈增加趋势。对于不同的水源类型地形分区来说,其全年水源构成与年内变化均呈现出空间差异性,总体上来说11月至次年4月流域水源类型以降雪和地下水补给为主,5-6月以融雪补给为主,7-10月以降雨、降雪补给为主。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景、目的及意义
  •     1.1.1 研究背景
  •     1.1.2 研究目的与意义
  •   1.2 国内外相关研究进展
  •     1.2.1 水源解析方法研究现状
  •     1.2.2 水源演变机理研究进展
  •     1.2.3 青藏高原区水源解析研究进展
  •     1.2.4 WEP模型发展历程
  •     1.2.5 存在问题暨亟待解决的问题
  •   1.3 研究内容与技术路线
  •     1.3.1 研究内容
  •     1.3.2 技术路线
  •   1.4 拟解决的关键科学问题
  •     1.4.1 那曲流域水源解析及演变机理
  •     1.4.2 高寒地区水源解析模型构建
  • 第二章 区域（流域）水源解析的理论技术框架
  •   2.1 水源解析的内涵
  •   2.2 水源解析的对象
  •   2.3 水源解析的技术方法
  •     2.3.1 定性解析方法
  •     2.3.2 定量解析方法
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 研究区概况
  •   3.1 自然地理概况
  •     3.1.1 地理位置
  •     3.1.2 地形地貌
  •     3.1.3 河流水系
  •     3.1.4 水文地质
  •     3.1.5 气象气候
  •     3.1.6 土壤分布
  •     3.1.7 冻土分布
  •   3.2 资源环境概况
  •     3.2.1 下垫面条件
  •     3.2.2 植被概况
  •     3.2.3 生态环境
  •   3.3 社会经济概况
  •     3.3.1 人口经济
  •     3.3.2 水资源及开发利用概况
  •     3.3.3 地质灾害情况
  •   3.4 小结
  • 第四章 那曲流域典型气象要素演变规律
  •   4.1 数据与方法
  •     4.1.1 气象要素阈值的选取
  •     4.1.2 气象数据
  •     4.1.3 等值线生成及空间位置的量化
  •     4.1.4 等值线空间位置时间序列分析
  •   4.2 500mm等雨量线总体特征及空间位移
  •     4.2.1 总体特征
  •     4.2.2 趋势性分析
  •     4.2.3 周期性分析
  •     4.2.4 突变性分析
  •   4.3 2000℃积温等值线总体特征及空间位移
  •     4.3.1 总体特征
  •     4.3.2 趋势性分析
  •     4.3.3 周期性分析
  •     4.3.4 突变性分析
  •   4.4 典型气象要素对植被生态系统的影响分析
  •     4.4.1 那曲地区植被生长条件特征分析
  •     4.4.2 那曲地区植被生长水热条件适宜性分区
  •   4.5 小结
  • 第五章 那曲流域水源解析模型构建
  •   5.1 水源解析模型结构
  •     5.1.1 模型结构
  •     5.1.2 模型流程图及模块说明
  •   5.2 能量与水循环过程模拟方法
  •     5.2.1 能量过程的要素模拟
  •     5.2.2 水循环过程要素模拟
  •   5.3 那曲流域典型草毡土入渗实验
  •     5.3.1 实验目的
  •     5.3.2 实验设计
  •     5.3.3 实验结果分析
  •     5.3.4 稳定入渗率的空间展布
  •   5.4 模型改进效果
  •     5.4.1 稳定入渗率的改进效果
  •     5.4.2 模型模拟的改进效果
  •   5.5 小结
  • 第六章 那曲流域水源类型定量解析
  •   6.1 模型输入数据与计算单元的划分
  •     6.1.0 气象数据
  •     6.1.1 数字河网的提取与子流域划分
  •     6.1.2 土壤数据
  •     6.1.3 土地利用数据
  •     6.1.4 计算单元划分
  •   6.2 模型验证
  •     6.2.1 校验数据
  •     6.2.2 校验方法
  •     6.2.3 模型系统校验与模拟结果
  •   6.3 那曲流域水源类型定量解析
  •     6.3.1 那曲流域不同水源演变规律
  •     6.3.2 基于水源类型地形分类的水源类型定量解析
  •   6.4 小结
  • 第七章 结论与展望
  •   7.1 主要结论
  •   7.2 创新点
  •   7.3 展望
  • 参考文献
  • 攻读博士学位期间发表学术论文
  • 攻读博士学位期间申请专利
  • 攻读博士学位期间参加项目
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 博士论文

    作者: 宫博亚

    导师: 王浩,严登华

    关键词: 青藏高原那曲流域,水源解析,水循环模拟,入渗实验,气候变化

    来源: 中国水利水电科学研究院

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 地球物理学,建筑科学与工程

    单位: 中国水利水电科学研究院

    分类号: P333;TU991.11

    总页数: 143

    文件大小: 13234K

    下载量: 280

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